Компьютер – универсальная техническая система обработки информации

Урок №22

Тема:Компьютер – универсальная техническая система обработки информации

Тип урока:урок ознакомления с новым материалом

Цели:

• Познакомить учащихся с понятиями: архитектура ПК, назначение контроллеров и шины, виды памяти, системная плата, порты ввода\вывода;

• Формирование общих представлений современной научной картины мира;

• Формирование коммуникативных качеств развивающейся личности.

Оборудование:

• ПК;

• Интерактивная доска;

• MS PowerPoint

Ход урока:

I.Организационный момент (1 мин.)

Приветствие. Сообщение новой темы.(Слайд 1)

Анализ контрольной работы (производится по тексту через проектор)

Контрольная работа№3

«Информационные модели»

Часть А

А1. Моделирование в информатике – это …

а) процесс замены реального объекта моделью, которая отражает его существенные признаки, необходимые для достижения;

б) процесс создания моделей одежды в салоне мод;

в) процесс поиска нового, неформального решения задачи;

г) процесс замены реального объекта другим материальным или идеальным объектом, похожим на него внешне.

А2. При построении модели необходимо …

а) выделить все существующие свойства объекта;

б) описать все существующие свойства объекта;

в) выделить только те свойства объекта, которые существенны для решения поставленной задачи;

г) описать расположение и структуру объекта.

А3. Натурным моделированием называется такое моделирование, при котором …

а) объект описан с помощью математических формул;

б) модель внешне похожа на объект;

в) модель и объект имеют один общий признак;

г) создается база данных, описывающая этот объект.

А4. Информационной моделью объекта называется

а) модель объекта внешне похожа на объект;

б) описание свойств объекта;

в) модель, созданная на компьютере.

А5. Математической моделью объекта называется …

а) его описание с помощью математических выражений и формул;

б) чертеж объекта;

в) модель объекта внешне похожа на объект;

г) таблица, в которой собраны все данные об объекте.

А6. Организацию учебного процесса в школе описывает табличная информационная модель, которой является…

а) план школьного здания и двора;

б) расписание уроков;

в) Устав школы;

г) список учащихся школы.

А7. Файловая структура операционной системы персонального компьютера наиболее может быть описана в виде…

а) табличной модели;

б) иерархической модели;

в) натурной модели;

г) математической модели.

А8. Пары объектов, которые находятся в отношении "объект - модель":

а) компьютер – данные;

б) компьютер - его функциональная схема;

в) компьютер – программа;

г) компьютер – алгоритм.

А9. Граф – это …

а) сокращенное название графика;

б) графическое отображение состава и структуры системы;

в) внешний вид системы;

г) рисунок на экране монитора.

А10. Корень дерева - это

а) вершина, не имеющая порожденных;

б) вершина, не имеющая исходных;

в) любая вершина дерева;

г) вершина, не имеющая ни порожденных, ни исходных.

А11. Как называется граф иерархической системы?

А12 Какой граф называется неориентированным?

А13. В таблице приведена стоимость перевозок между соседними железнодорожными станциями. Укажите схему, соответствующую таблице.

А14. Путешественник пришел в 08:00 на автостанцию населенного пункта ВОСТОЧНЫЙ и обнаружил следующее расписание автобусов для всей районной сети:

Определите самое раннее время, когда путешественник сможет оказаться в пункте ЗАПАДНЫЙ согласно этому расписанию.

а) 08:45 б) 09:05 в) 11:25 г) 12:45

Часть В.

В1. Решите логическую задачу табличным способом: «Беседуют трое друзей: Белокуров, Рыжов и Чернов. Брюнет сказал Белокурову: «Любопытно, что один из нас блондин, другой брюнет, третий – рыжий, но ни у кого цвет волос не соответствует фамилии». Какой цвет волос у каждого из друзей?»

Решение. Выделим ключевые условия:

1) брюнет сказал Белокурову... (значит, Белокуров не брюнет);

2) цвет волос не соответствует фамилии.
В соответствии с ключевыми условиями заполняем таблицу.

Фамилии	Цвет волос
	рыжий	черный	русый
Белокуров,		-(1)	-(2)
Чернов		-(2)
Рыжов	- (2)

Ответ: у Белокурова рыжие волосы, у Чернова – русые, у Рыжова – черные.

В2. Три подруги вышли в белом, зелёном и синем платьях и туфлях. Известно, что только у Ани цвета платья и туфлей совпадали. Ни туфли, ни платье Вали не были белыми. Наташа была в зелёных туфлях. Определить цвета платья и туфель на каждой из подруг

Решение: можно решать, составляя две таблицы, а можно таблицы объединить в одно целое.

1. Аня- цвета платья и туфлей совпадали

2. Валя- ни туфли, ни платье Вали не были белыми.

3. Наташа была в зелёных туфлях

	Белое платье	Зеленое платье	Синее платье	Белые туфли	Зеленые туфли	Синие туфли
Аня	+			+
Валя		6.+				2. +
Наташа			+		1 +

Ответ:

Аня – белое платье, белые туфли

Валя- зеленое платье, синие туфли

Наташа- синее платье, зеленые туфли

II. Актуализация знаний (5 мин.)

Компьютер как универсальное устройство
обработки информации

Назначение и устройство компьютера

Что общего между компьютером и человеком

Для информатики компьютер - это не только инструмент для работы с информацией, но и объект изучения.

С давних времен люди стремились облегчить свой труд. С этой целью создавались различные машины и механизмы, усиливающие физические возможности человека. Компьютер был изобретен в середине XX века для усиления возможностей умственной работы человека, т. е. работы с информацией.

Из истории науки и техники известно, что идеи многих своих изобретений человек "подглядел" в природе.

Например, еще в XV веке великий итальянский ученый и художник Леонардо да Винчи изучал строение тел птиц и использовал эти знания для конструирования летательных аппаратов.

Русский ученый Н. Е. Жуковский, основоположник аэродинамики, также исследовал механизм полета птиц. Результаты этих исследований используются при расчетах конструкций самолетов.

Можно сказать, что Леонардо да Винчи и Жуковский "списывали" свои летающие машины с птиц.

А есть ли в природе прототип у компьютера? Да! Таким прототипом является сам человек. Только изобретатели стремились передать компьютеру не физические, а интеллектуальные возможности человека.

По своему назначению компьютер - универсальное техническое средство для работы человека с информацией.

По принципам устройства компьютер - это модель человека, работающего с информацией.

Какие устройства входят в состав компьютера. Имеются четыре основные составляющие информационной функции человека:

прием (ввод) информации;
запоминание информации (сохранение в памяти);
процесс мышления (обработка информации);
передача (вывод) информации.

Появление компьютеров полностью изменило все существовавшие до того приемы и методы обработки информации. Впервые человек обрел техническое устройство, которое в той же мере автоматизировало и облегчило процессы обработки информации, в какой в результате технических революций облегчились процессы обработки материальных объектов.

III. Теоретическая часть (30 мин.)

Вы узнаете, как компьютер устроен, какую работу с его помощью можно выполнять, какие для этого существуют программные средства.

(Слайд 2) Архитектура компьютера – это наиболее общие принципы построения компьютера, отражающие программное управление работой и взаимодействием его основных функциональных узлов.

С устройством компьютера вы в общих чертах уже знакомы и готовы к тому, чтобы сравнить архитектуру современного персонального компьютера (ПК) и классическую «неймановскую» архитектуру, изображенные на слайде (Слайд 3).

Какие принципиальные различия можно выделить? (вместо процессора имеем центральный процессор; вместо одного устройства ввода информации имеем группу устройств неопределенного состава (аналогично и для устройств вывода); появились новые элементы архитектуры, такие как видеопамять, шина, контроллер)

Для понимания некоторых особенностей архитектуры ПК отметим следующее. Основные устройства компьютеров тех поколений, которые пред­шествовали ПК, были реализованы на качественно иных электронных эле­ментах.(Слайд 4)Вся эволюция компьютеров шла и идет под знаком миниатюриза­ции электронных схем, что не просто способствовало уменьшению размеров базовых узлов компьютера, но и привело к огромному, в десятки тысяч раз, росту быстродействия процессора. Возникло существенное про­тиворечие между высокой скоростью обработки информации внутри ма­шины и медленной работой устройств ввода/вывода, в большинстве своем содержащих механически движущиеся части. Необходимо было решить эту проблему, так как иначе процессор, руководивший работой внешних устройств, значительную часть времени был бы вынужден простаивать в ожидании информации «из внешнего мира», что существенно снижало бы эффективность работы всего компьютера в целом. Учеными и конструкто­рами был предложен такой путь: центральный процессор, который до этого осуществлял все функции по обмену данными между устройствами, осво­бождается от них, и эти функции передаются специальным электронным устройствам, так называемым контроллерам.

Назначение контроллеров и шины

(Слайд 5)Контроллер — это специализированный процессор, управляющий работой вверенного ему внешнего устройства. Например, контроллер накопителя на магнитных дисках (дисковода) «умеет» позиционировать головку на нужную дорожку диска, читать или записывать сектор, форматировать дорожку и т. п. И поскольку в системе появилось теперь несколько процессоров, главный из них для отличия стали называть центральным.

Наличие контроллеров существенно изменяет процессы обмена информацией внутри компьютера. Центральный процессор при необходимости произвести обмен выдает задание на его осуществление контроллеру. Дальнейший обмен информацией может протекать под руководством контроллера без участия центрального процессора, который получает возможность выполнять программу дальше. Если же по данной задаче до завершения обмена ничего сделать нельзя, то можно в это время решать другую задачу.

(Показываются примеры звукового контроллера\платы, видеоадаптер)

Мы заметили с вами, что в отличие от первоначальной архитектуры, для связи между отдельными функциональными узлами компьютера используется специальное устройство — шина.

Шина состоит из трех частей:

• шины данных (для передачи данных);

• шины адреса (для передачи адресов);

• шины управления (для передачи управляющих сигналов).

(Показываются примеры шин)

Одно из достоинств описанной схемы заключается в возможности легко подключать к компьютеру новые устройства. Это называется принципом открытой архитектуры. Для пользователя открытая архитектура означает возможность свободно выбирать состав внешних устройств для своего компьютера в зависимости от круга решаемых задач.

Виды памяти

(Слайд 6)Память компьютера делится навнутреннюю - оперативную и внешнюю -долговременную. Основные различия внутренней и внешней памяти состоят в следующем: внутренняя память энергозависимая и «быстрая», внешняя память энергонезависимая и сравнительно «медленная».

(Показывается оперативная память – плата и флеш-карта)

Быстродействие памяти определяетсявременем доступа процессора к данным, хранящимся в устройстве памяти. Иначе говоря, тем, за какое время процессор считывает или записывает в память фиксированную порцию данных, например 1 байт. Время доступа самого современного жесткого диска (винчестера) составляет примерно 10 миллисекунд (10 секунды). А современная оперативная память обладает временем доступа порядка 5 наносекунд (5*10 секунды), т. е. работает примерно в миллион раз быстрее.

Конструктивно оперативная память (ОЗУ) персонального компьютера представляет собой совокупность микросхем (чипов), обеспечивающих хранение программ и данных, оперативно обрабатываемых компьютером.

Существуют два основных типа устройств оперативной памяти: динамическая и статическая память. (Слайд 7)Динамическая память чаще всего является основной памятью, статическая — дополнительной. Динамическая память стоит много меньше статической, но по быстродействию значительно уступает современным микропроцессорам. Это означает, что внутрипроцессорные операции совершаются значительно быстрее, чем обмен информацией между процессором и памятью. Поскольку при исполнении программы постоянно идет обмен данными между процессором и оперативной памятью, то низкое быстродействие динамической памяти тормозит весь процесс.

Значит, дополнительно необходима пусть менее емкая, но более «быстрая» память. Это статическая память, которую еще называют кэш-памятью. В ней хранятся данные, к которым исполняемая программа обращается наиболее часто. Кэш-память работает практически с той же ско­ростью, что и процессор. Использование кэш-памяти позволяет значительно увеличить производительность системы.

(Слайд 8)Существует еще один вид устройств памяти — постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). ПЗУ — энергонезависимое устройство, т.е. данные, находящиеся в нем, не зависят от того, включен ли компьютер. В динамической и статической памяти при исчезновении энергопитания данные практически мгновенно исчезают. В ПЗУ хранится программа запуска компьютера, которая называется BIOS (базовая система ввода/вывода). BIOS начинает работать после включения питания компьютера. Эта программа загружает с диска операционную систему и далее в работе компьютера не участвует.

Также имеется еще один вид памяти - видеопамять, обслуживающая устройство визуального отображения выводимой информации - монитор. Сначала формируется содержимое видеопамяти, а затем контроллер монитора выводит изображение на экран.

О носителях внешней памяти мы уже говорили в §7.

Системная плата

(Слайд 9)Конструктивно упомянутые выше устройства расположены в персональном компьютере в системном блоке. Если снять крышку системного блока, то под ней мы обнаружим несколько плат, содержащих многочисленные разъемы и микросхемы. Главная из них - системная плата, называемая также материнской платой. Перечислим лишь некоторые компоненты системной платы:

• гнездо для процессора;

• базовая система ввода/вывода (ROMBIOS);

• гнезда модулей оперативной памяти DRAM;

• разъемы шины;

• микросхемы системной логики;

• батарея.

(Показывается системная плата и объясняется на ее примере)

Порты ввода/вывода

(Слайд 10)

(Слайд 11)Основные узлы для подключения к компьютеру внешних устройств — порты ввода/вывода: последовательные и параллельные. К последовательным портам чаще всего подключаются устройства, обменивающиеся информацией с компьютером (модем, другой компьютер и т.д.). Термин «последовательный» используется потому, что передача данных осуществляется по специальному кабелю, через который биты информации передаются один за другим.

К параллельным портам чаще подключаются те устройства, которые лишь получают информацию от компьютера (например, принтер).

Параллельный порт для передачи информации использует одновременно несколько линий и отличается большей пропускной способностью. Кроме подключения принтера параллельный порт используется для соединения компьютеров и для других целей, когда необходима высокая скорость передачи данных. В современных компьютерах используются двунаправленные параллельные порты, позволяющие передавать информацию в обе стороны.

IV. Закрепление знаний (5 мин.)

Итак, мы с вами рассмотрели архитектуру современного ПК.

Ответьте, пожалуйста, на вопросы:

1. Что такое контроллер? (это специализированный процессор, управляющий работой вверенного ему внешнего устройства)

2. Из каких трех частей состоит шина? (шина данных, шина адреса и шина управления)

3. Какие виды памяти вы знаете? (внутренняя – оперативная и внешняя - долговременная)

4. Какие порты ввода\вывода вы знаете? (последовательный и параллельный порты)

V. Итоги урока (2 мин.)

VI. Домашнее задание (2 мин.) - §17